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DE202007011621U1 - Fuel mixer for fuel cell - Google Patents

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DE202007011621U1 DE200720011621 DE202007011621U DE202007011621U1 DE 202007011621 U1 DE202007011621 U1 DE 202007011621U1 DE 200720011621 DE200720011621 DE 200720011621 DE 202007011621 U DE202007011621 U DE 202007011621U DE 202007011621 U1 DE202007011621 U1 DE 202007011621U1
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Abstract

Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle, die zum zum Speichern von Brennstoff dient, aufweisend:
ein Gehäuse mit einem ersten Innenraum und einem zweiten Innenraum, der sich unmittelbar an den ersten Innenraum anschließt, wobei wenigstens ein Lufteinlaß und wenigstens ein Wasserauslaß den ersten Innenraum und den zweiten Innenraum verbinden;
wenigstens einen Radiator, der im ersten Innenraum montiert ist; und eine gasdurchlässige Membran, die auf dem Lufteinlaß angebracht ist.A fuel mixer for a fuel cell for storing fuel, comprising:
a housing having a first interior and a second interior immediately adjacent to the first interior, at least one air inlet and at least one water outlet connecting the first interior and the second interior;
at least one radiator mounted in the first interior space; and a gas-permeable membrane mounted on the air inlet.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle, insbesondere einen Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle, in dem sich bei einer elektrochemischen Reaktion entstandenes Wasser zurückgewinnen läßt.The The present invention relates to a fuel mixer for a fuel cell, in particular a fuel mixer for a fuel cell, in the water formed in an electrochemical reaction win back leaves.

Brennstoffzellen wandeln in Brennstoff und einem Oxidationsmittel gespeicherte chemische Energie in einer chemischen Reaktion an Elektroden in elektrische Energie um. Brennstoffzellen werden in vielen Varianten hergestellt, die sich nach unterschiedlichen Kriterien ordnen lassen. Je nach verwendetem Elektrolyt gibt es fünf Typen: Brennstoffzellen mit basischem Elektrolyt, mit Phosphorsäure, protonaustauschenden Membranen, Schmelzkarbonat und Feststoffoxiden. Unter diesen schließen Brennstoffzellen mit protonaustauschenden Membranen sogenannte Direktmethanol-Brennstoffzellen ein, in denen Methanol direkt, ohne vorherige Umwandlung in Wasserstoff als Brennstoff eingesetzt wird. Letzterer Typ von Brennstoffzellen ist Gegenstand aktueller Forschung und findet Anwendung in großen Aggregaten sowie mobilen Generatoren, etwa in Kraftfahrzeugen.fuel cells convert into fuel and an oxidant stored chemical Energy in a chemical reaction to electrodes in electrical Energy around. Fuel cells are produced in many variants, which can be arranged according to different criteria. Depending on there are five electrolytes used Types: fuel cells with basic electrolyte, with phosphoric acid, proton-exchanging Membranes, molten carbonate and solid oxides. Among these include fuel cells with proton-exchanging membranes so-called direct methanol fuel cells, in which methanol directly, without prior conversion to hydrogen is used as fuel. The latter type of fuel cell is the subject of current research and is used in large aggregates as well as mobile generators, such as in motor vehicles.

Die Technik von Brennstoffzellen stellt derzeit viele Herausforderungen. Brennstoffversorgungssysteme sind der Gegenstand aktueller Forschung, darunter die Rückgewinnung von bei einer elektrochemischen Reaktion entstandenem Wasser sowie eine Minimierung von Bauvolumina.The Technology of fuel cells currently presents many challenges. Fuel supply systems are the subject of current research, including the recovery of water formed in an electrochemical reaction as well a minimization of construction volumes.

Die wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle zu schaffen, in dem sich bei einer elektrochemischen Reaktion entstandenes Wasser rückgewinnen läßt.The essential object of the present invention is a Fuel mixer for one To create a fuel cell in which an electrochemical Recover the reaction of produced water leaves.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle zu schaffen, in dem Kondensor und Mischspeicher in einen Körper integriert sind, so daß ein geringes Volumen beansprucht wird.A Another object of the present invention is to provide a Fuel mixer for to create a fuel cell, in the condenser and mixing tank in a body are integrated so that a low volume is claimed.

Um diese Aufgabe zu erfüllem, weist die vorliegende Erfindung auf ein Gehäuse mit einem ersten Innenraum und einem zweiten Innenraum, der sich unmittelbar an den ersten Innenraum anschließt, wobei wenigstens ein Lufteinlaß und wenigstens ein Wasserauslaß den ersten Innenraum und den zweiten Innenraum verbinden, wenigstens einen Radiator, der im ersten Innenraum montiert ist, und eine gasdurchlässige Membran, die auf dem Lufteinlaß angebracht ist.Around to fulfill this task, The present invention relates to a housing having a first interior space and a second interior, which is directly adjacent to the first one Interior connects, wherein at least one air inlet and at least one water outlet the connect the first interior and the second interior, at least a radiator mounted in the first interior, and a gas-permeable membrane, which is mounted on the air intake is.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen.Further Advantages, features and applications of the present Invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments in conjunction with the drawings.

1 ist eine Längsschnittansicht des Brennstoffmischers der vorliegenden Erfindung. 1 Fig. 15 is a longitudinal sectional view of the fuel mixer of the present invention.

2 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie I-I von 1. 2 is a cross-sectional view along the line II of 1 ,

3 ist eine Längsschnittansicht des Brennstoffmischers der vorliegenden Erfindung in einem anderen Ausführungsbeispiel. 3 Fig. 12 is a longitudinal sectional view of the fuel mixer of the present invention in another embodiment.

Die vorliegende Erfindung ist ein Brennstoffmischer (1) für eine Brennstoffzelle zur Speicherung von Brennstoff (2). In den beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Brennstoffzelle eine Direkt-Methanolbrennstoffzelle (DMFC). Im Brennstoffmischer (1) wird eine wäßrige Methanollösung gespeichert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch in Verbindung mit Brennstoffzellen anderen Typs einsetzbar. Im folgenden wird eine ausführliche Beschreibung gebracht.The present invention is a fuel mixer ( 1 ) for a fuel cell for storing fuel ( 2 ). In the described embodiment, the fuel cell is a direct methanol fuel cell (DMFC). In the fuel mixer ( 1 ) an aqueous methanol solution is stored. However, the present invention is also applicable to fuel cells of other types. The following is a detailed description.

Wie in 1 gezeigt, weist der Brennstoffmischer (1) ein Gehäuse (10), wenigstens einen Radiator (12) und eine gasdurchlässige Membran (14) auf. Das Gehäuse (10) hat einen ersten Innenraum (100) und einen zweiten Innenraum (102), die unmittelbar aneinander anschließen. Der erste Innenraum (100) liegt über dem zweiten Innenraum (102), wobei dieser vorzugsweise L-förmig ist. Jedoch sind auch andere Formen möglich. Der erste Innenraum (100) und der zweite Innenraum (102) sind durch einen Lufteinlas (104) und einen Wasserauslaß (106) miteinander verbunden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat der erste Innenraum (100) eine Unterseite, die eine abschüssige Rampe oder einen Kanal bildet, wobei der Wasserauslaß (106) an einem unteren Ende derselben liegt, so daß die Bildung von Kondenswasser vermieden wird.As in 1 shown, the fuel mixer ( 1 ) a housing ( 10 ), at least one radiator ( 12 ) and a gas-permeable membrane ( 14 ) on. The housing ( 10 ) has a first interior ( 100 ) and a second interior ( 102 ), which connect directly to each other. The first interior ( 100 ) lies above the second interior ( 102 ), which is preferably L-shaped. However, other shapes are possible. The first interior ( 100 ) and the second interior ( 102 ) are through an air intake ( 104 ) and a water outlet ( 106 ) connected with each other. In the embodiment shown, the first interior ( 100 ) an underside forming a sloping ramp or channel, the water outlet ( 106 ) at a lower end thereof, so that the formation of condensation is avoided.

Die Radiatoren (12) sind im ersten Innenraum (100) montiert., so daß sich im ersten Innenraum (100) Kondenswasser bildet, wodurch der Brennstoffmischer (1) eine Funktion als Kondensor erfüllt. Der zweite Innenraum (102) dient hauptsächlich der Aufnahme von Brennstoff (2). Die Radiatoren (12) weisen Radiatorrippen auf, die, wie in 2 gezeigt, an einer Innenwand des ersten Innenraums (100) angebracht sind.The radiators ( 12 ) are in the first interior ( 100 ), so that in the first interior ( 100 ) Condenses, causing the fuel mixer ( 1 ) fulfills a function as a condenser. The second interior ( 102 ) mainly serves to receive fuel ( 2 ). The radiators ( 12 ) have radiator fins, which, as in 2 shown on an inner wall of the first interior ( 100 ) are mounted.

Die Membran (14) deckt den Lufteinlaß (104) dicht ab und ist am Gehäuse (10) befestigt. Die Membran (14) läßt im zweiten Innenraum (2) durch hohe Temperatur gebildeten Dampf (16) von Brennstoff (2) passieren, der sodann in den ersten Innenraum (100) eintritt und in diesem kondensiert.The membrane ( 14 ) covers the air intake ( 104 ) tight and is on the housing ( 10 ) attached. The membrane ( 14 ) leaves in the second interior ( 2 ) steam formed by high temperature ( 16 ) of fuel ( 2 ), which then enters the first interior ( 100 ) enters and condenses in this.

Ein Einwegventil (18) ist im Wasserauslaß (106) montiert und erlaubt den unidirektionalen Durchfluß von kondensiertem Wasser vom ersten Innenraum (100) in den zweiten Innenraum (102) strömt. Zugleich blockiert das Einwegventil (18) den Durchfluß von Flüssigkeit in umgekehrter Richtung, so daß ein über den Wasserauslaß (106) hinausreichender Höhenstand von Brennstoff (2) im zweiten Innenraum (102) zu keinem Durchfluß von Brennstoff (2) in den ersten Innenraum (100) führt.A one-way valve ( 18 ) is in the water outlet ( 106 ) and allows the unidirectional flow of condensed water from the first interior ( 100 ) in the second interior ( 102 ) flows. At the same time, the one-way valve blocks ( 18 ) the flow of liquid in the reverse direction, so that a via the water outlet ( 106 ) exceeding the level of fuel ( 2 ) in the second interior ( 102 ) to no flow of fuel ( 2 ) in the first interior ( 100 ) leads.

Wie in 2 gezeigt, ist an einer Außenseite des Gehäuses (10) neben dem ersten Innenraum (100) eine Abluftöffnung (108) angebracht, an die sich ein Abluftkanal (nicht gezeigt) zum Auslassen von Abluft anschließt.As in 2 is shown on an outside of the housing ( 10 ) next to the first interior ( 100 ) an exhaust port ( 108 ), to which an exhaust duct (not shown) for discharging exhaust air connects.

Wie in 3 gezeigt, ist die vorliegende Erfindung in einem zweiten Ausführungsbeispiel ein Brennstoffmischer (3), der das Gehäuse (10) mit dem ersten Innenraum (100) und dem zweiten Innenraum (102) und weiterhin ein Überdruckventil (19) aufweist, das sich bei im zweiten Innenraum (102) auftretendem Überdruck öffnet, so daß eine Beschädigung der Membran (14) vermieden wird, und bei Absinken des Überdrucks sebsttätig schließt.As in 3 In a second exemplary embodiment, the present invention is a fuel mixer ( 3 ), the housing ( 10 ) with the first interior ( 100 ) and the second interior ( 102 ) and also a pressure relief valve ( 19 ), which in the second interior ( 102 ) occurs, so that damage to the membrane ( 14 ) is avoided, and sebsttätig closes when the pressure drops.

Weiterhin ist, um ein effektives Kondensieren von Wasserdampf im ersten Innenraum (100) zu erreichen, das Gehäuse (10) aus gut wärmeleitfähigem Material gefertigt, das zugleich ätzbeständig ist. Alternativ findet ätzbeständiger Kunststoff Verwendung.Furthermore, in order to effectively condense water vapor in the first interior ( 100 ) to reach the housing ( 10 ) made of highly thermally conductive material, which is also etch resistant. Alternatively, etch-resistant plastic is used.

Der Brennstoffmischer (1), (3) der vorliegenden Erfindung erfüllt gleichzeitig die Funktionen eines Kondensors und eines Brennstoffspeichers. Dadurch wird Raum gespart, und ein geringes Volumen wird erreicht.The fuel mixer ( 1 ) 3 ) of the present invention simultaneously performs the functions of a condenser and a fuel storage. This saves space and low volume is achieved.

Ferner läßt sich durch Verwendung der vorliegenden Erfindung ein konventioneller Flüssigleitsspeicher einsparen. Wasser zur Verdünnung von Brennstoff (2) wird direkt aus Kondensation im ersten Innenraum (100) gewonnen. Dadurch und wegen des Abfließen von Kondenswasser in den zweiten Innenraum (102) ohne Einsatz einer Pumpe, läßt sich das Volumen weiter reduzieren.Further, by using the present invention, a conventional liquid-conducting memory can be saved. Water for dilution of fuel ( 2 ) is directly from condensation in the first interior ( 100 ) won. This and because of the drainage of condensation in the second interior ( 102 ) without the use of a pump, the volume can be further reduced.

Die vorangegangene Erläuterung der vorliegenden Erfindung ist, obwohl sie die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung an Hand einer detaillierten Struktur- und Funktionsbeschreibung erklärt, nur illustrativ zu verstehen. Änderungen im Detail, insbesondere bezüglich Größe, Form und Anordnung von Teilen sind durchführbar in dem Rahmen, der durch die folgenden Schutzansprüche abgesteckt ist.The previous explanation The present invention, although having the features and advantages of the present invention with reference to a detailed structural and functional description explained, only to be understood illustratively. amendments in detail, especially as regards Size, shape and arrangement of parts are feasible in the frame by the following claims is staked.

Claims (15)

Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle, die zum zum Speichern von Brennstoff dient, aufweisend: ein Gehäuse mit einem ersten Innenraum und einem zweiten Innenraum, der sich unmittelbar an den ersten Innenraum anschließt, wobei wenigstens ein Lufteinlaß und wenigstens ein Wasserauslaß den ersten Innenraum und den zweiten Innenraum verbinden; wenigstens einen Radiator, der im ersten Innenraum montiert ist; und eine gasdurchlässige Membran, die auf dem Lufteinlaß angebracht ist.Fuel mixer for a fuel cell used to for storing fuel, comprising: a housing with a first interior space and a second interior space that is located immediately connects to the first interior, wherein at least one air inlet and at least a water outlet the connect the first interior and the second interior; at least a radiator mounted in the first interior space; and a gas-permeable membrane, which is mounted on the air intake is. Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1, der weiterhin ein Einwegventil aufweist, das im Wasserauslaß montiert ist.Fuel mixer for a fuel cell after Claim 1, further comprising a one-way valve mounted in the water outlet is. Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1, der weiterhin ein Überdruckventil aufweist, das im Lufteinlaß montiert ist.Fuel mixer for a fuel cell after Claim 1, which further comprises a pressure relief valve, which is mounted in the air intake is. Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei der erste Innenraum über dem zweiten Innenraum liegt,Fuel mixer for a fuel cell after Claim 1, wherein the first interior is above the second interior, Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei der zweite Innenraum L-förmig ist.Fuel mixer for a fuel cell after Claim 1, wherein the second interior is L-shaped. Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei der Radiator mit Radiatorrippen versehen ist.Fuel mixer for a fuel cell after Claim 1, wherein the radiator is provided with radiator ribs. Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse eine Abluftöffnung aufweist, die mit einem Abluftkanal zum Auslassen von Abluft verbunden ist.Fuel mixer for a fuel cell after Claim 1, wherein the housing an exhaust port having, connected to an exhaust duct for discharging exhaust air is. Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei der erste Innenraum eine Unterseite hat, die eine abschüssige Rampe oder einen Kanal bildet.Fuel mixer for a fuel cell after Claim 1, wherein the first interior has a bottom, the one downhill Ramp or channel forms. Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 8, wobei der Wasserauslaß an einem unteren Ende der Unterseite des ersten Innenraums liegt.Fuel mixer for a fuel cell after Claim 8, wherein the water outlet at a lower end of the Bottom of the first interior is located. Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse aus gut wärmeleitendem Material gefertigt ist.Fuel mixer for a fuel cell after Claim 1, wherein the housing from good heat-conducting Material is made. Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 10, wobei das Gehäuse aus ätzbeständigem Material gefertigt ist.Fuel mixer for a fuel cell after Claim 10, wherein the housing made of etch-resistant material is made. Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse aus Kunststoff gefertigt ist.Fuel mixer for a fuel cell after Claim 1, wherein the housing made of plastic. Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 12, wobei das Gehäuse aus ätzbeständigem Material gefertigt ist.Fuel mixer for a fuel cell after Claim 12, wherein the housing made of etch-resistant material is made. Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei der Brennstoff Methanol ist.Fuel mixer for a fuel cell after Claim 1, wherein the fuel is methanol. Brennstoffmischer für eine Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei die Brennstoffzelle eine Direkt-Methanolbrennstoffzelle ist.Fuel mixer for a fuel cell after Claim 1, wherein the fuel cell is a direct methanol fuel cell is.
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